CN101188596B - 一种发射机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发射机，现场可编程门阵列单元包括：字节交织器、编码器、比特交织器及滤波器，所述字节交织器与所述编码器相连，所述编码器与所述比特交织器相连，还包括：多模式符号构成模块，用于接收所述比特交织器处理后的信号，并按照不同的工作模式对信号进行组建符号处理；多模式快速傅立叶变换模块，用于接收组建符号处理后的信号，并按照不同的工作模式对信号进行快速傅立叶变换；多模式帧构成模块用于接收快速傅立叶变换后的信号，并按照不同的工作模式对信号进行组帧处理后发送至所述滤波器。本发明所提供的发射机，可以同时适用于多种具有不同帧结构和不同符号结构的物理层信号，因而可以达到节省硬件资源的功效。

Description

一种发射机 

技术领域

本发明属于移动多媒体广播技术领域，尤其涉及一种发射机。 

背景技术

在现有的移动多媒体广播技术领域中，物理层信号每1秒为一帧，帧结构有两种，一种为物理层信号每秒划分为40个时隙(Time Slot，TS)，此种信号模式被称为SCP(Short Cyclic Prefix，短循环前缀)模式，另一种为物理层信号每秒划分为36个时隙，此种信号模式被称为LCP(Long CyclicPrefix，长循环前缀)模式。LCP和SCP两种信号模式的主要区别集中在帧结构以及符号结构两大方面。下面对两种信号结构的区别进行详细介绍。 

参照图1所示，为物理层信号SCP模式的帧结构示意图。在此种帧结构中，时隙0的结构和其他时隙的结构相同。 

参照图2所示，为图1所示的帧结构中的时隙结构示意图。在图中可以清晰的看出，每个时隙都包括保护间隔(GI)。每个时隙的发射机标识信号(T_XID)的循环前缀(IDCP)长度都为：10.4μs。 

参照图3所示，为图2所示的时隙结构中的OFDM符号的结构示意图。每个OFDM符号包括51.2μs的循环前缀和409.6μs的数据体。 

OFDM符号的有效子载波分配为数据子载波、离散导频和连续导频，图3所示的OFDM符号在一个时隙内有效子载波分配方式如图4所示。 

在图4中，黑块代表离散导频，斜线块代表连续导频。连续导频为在同一时隙的每个OFDM符号上传送相同信息的子载波。物理层带宽B_f＝8Mhz时，每个OFDM符号中包括82个连续导频；位置是 

0，22，78，92，168，174，244，274，278，344，382，424，426，496，500，564，608，650，688，712，740，772，846，848，932，942，950，980，1012，1066，1126， 1158，1214，1244，1276，1280，1326，1378，1408，1508，1537，1538，1566，1666，1736，1748，1794，1798，1830，1860，1916，1948，2008，2062，2094，2124，2132，2142，2226，2228，2302，2334，2362，2386，2424，2466，2510，2574，2578，2648，2650，2692，2730，2796，2800，2830，2900，2906，2982，2996，3052，3075。 

每个连续导频采用BPSK调制方式传送1比特信息，其中，部分连续导频(见下表所示)用于传送16比特传输指示信息，其余连续导频传送固定比特“0”。 

用于传输系统信息的连续导频 

比特	B<sub>f</sub>＝8MHz
		0	22、650、1860、2466
1	78、688、1916、2510
		2	92、712、1948、2574
3	168、740、2008、2578
		4	174、772、2062、2648

5	244、846、2094、2650
		6	274、848、2124、2692
7	278、932、2132、2730
		8	344、942、2142、2796
9	382、950、2226、2800
		10	424、980、2228、2830
11	426、1012、2302、2900
		12	496、1066、2334、2906
13	500、1126、2362、2982
		14	564、1158、2386、2996
15	608、1214、2424、3052

参照图5所示，为物理层信号LCP模式的帧结构示意图。在此种帧结构中，时隙0的结构和其他时隙的结构不相同。 

参照图6所示，为图5所示的帧结构中的时隙0的结构示意图。时隙0的发射机标识信号的循环前缀(IDCP)的长度为9.4μs。 

参照图7所示，为图5所示的帧结构中除了时隙0之外的其他时隙的结构示意图。除了时隙0之外的其他时隙的发射机标识信号的循环前缀(IDCP)的长度为10.2μs。 

由图6和图7可以看出，物理层信号每秒划分为36个时隙时，时隙0与其他时隙具有不同的发射机标识信号的循环前缀的长度，但是，这些时隙却有着共同的特征，就是：没有保护间隔(GI)。 

参照图8所示，为图5所示的时隙结构中的OFDM符号的结构示意图。每个OFDM符号包括94.8μs的循环前缀和409.6μs的数据体。正是由于图8所示的OFDM符号的循环前缀长度(94.8μs)相对于图3所示的OFDM符号的循环前缀长度(51.2μs)来说比较长，所以图5所示的物理层信号每秒划分为36个时隙的帧结构称为LCP(长循环前缀)模式。 

参照图9所示，为在一个时隙内图8所示的OFDM符号有效子载波分配方式示意图。连续导频和离散导频的数量与SCP模式相同，只是分配方式有所区别。 

图中示出的每个时隙中第n个OFDM符号中离散导频对应的有效子载波编号m取值规则如下所示： 

if mod(n，4)＝＝0 

$m=\left\{\begin{array}{c}8p,p=\mathrm{0,1},.....191\\ 8p+5,p=\mathrm{192,193},......383\end{array}\right.$

if mod(n，4)＝＝1 

$m=\left\{\begin{array}{c}8p+2,p=\mathrm{0,1},.....191\\ 8p+7,p=\mathrm{192,193},......383\end{array}\right.$

if mod(n，4)＝＝2 

$m=\left\{\begin{array}{c}8p+4,p=\mathrm{0,1},.....191\\ 8p+9,p=\mathrm{192,193},......383\end{array}\right.$

if mod(n，4)＝＝3 

$m=\left\{\begin{array}{c}8p+6,p=\mathrm{0,1},.....191\\ 8p+11,p=\mathrm{192,193},......383\end{array}\right.$

每个OFDM符号中包括82个连续导频；位置是： 

1，23，79，93，169，175，245，275，279，345，383，425，427，497，501，565，609，651，689 ，713，741，773，847，849，933，943，951，981，1013，1067，1127，1159，1215，1245，1277，1281，1327，1379，1409，1509，1537，1538，1566，1666，1736，1748，1794，1798，1830，1860，1916，1948，2008，2062，2094，2124，2132，2142，2226，2228，2302，2334，2362，2386，2424，2466，2510，2574，2578，2648，2650，2692，2730，2796，2800，2830，2900，2906，2982，2996，3052，3074 

用于传送16比特传输指示信息的连续导频如下表所示。 

用于传输系统信息的连续导频 

比特	B<sub>f</sub>＝8MHz
		0	23、651、1860、2466
1	79、689、1916、2510
		2	93、713、1948、2574
3	169、741、2008、2578
		4	175、773、2062、2648
5	245、847、2094、2650
		6	275、849、2124、2692
7	279、933、2132、2730
		8	345、943、2142、2796
9	383、951、2226、2800
		10	425、981、2228、2830
11	427、1013、2302、2900
		12	497、1067、2334、2906
13	501、1127、2362、2982
		14	565、1159、2386、2996
15	609、1215、2424、3052

基于现有的物理层信号帧结构及符号结构的不同，研究人员设计出分别对两种物理层信号进行处理的发射机，主要是设置两种不同的现场可编程门阵列(FPGA)单元，实现分别针对两种物理层信号进行处理。所述现场可编程门阵列(FPGA)单元的基本构成相同，均包括接口模块、字节交织器、RS编码器、LDPC编码器、比特交织器、符号构成模块、IFFT(快速傅立叶变换)模块、帧构成模块、滤波器。不同的发射机只是分别针对两种物理层信号设置了不同的：符号构成模块、IFFT模块、帧构成模块。

由于现有技术是针对两种物理层信号设置不同的硬件单元，从而存在的问题是：当发射机需要应对两种物理层信号时，要分别采用两套不同的硬件结构，导致硬件资源的浪费。 

本发明所要解决的技术问题是提供一种发射机，能利用一套硬件结构同时应对多种不同的物理层信号，从而可以节省硬件资源。 

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种发射机，通过现场可编程门阵列单元实现信号处理，所述现场可编程门阵列单元包括：字节交织器、编码器、比特交织器及滤波器，所述字节交织器与所述编码器相连，所述编码器与所述比特交织器相连，所述现场可编程门阵列单元还包括：多模式符号构成模块、多模式快速傅立叶变换模块、多模式帧构成模块及工作模式选择模块； 

所述多模式符号构成模块，与所述比特交织器相连，用于接收所述比特交织器处理后的信号，并按照不同的工作模式对信号进行组建符号处理； 

所述多模式快速傅立叶变换模块，与所述多模式符号构成模块相连，用于接收组建符号处理后的信号，并按照不同的工作模式对信号进行快速傅立叶变换； 

所述多模式帧构成模块，与所述多模式快速傅立叶变换模块及所述滤波器相连，用于接收快速傅立叶变换后的信号，并按照不同的工作模式对信号进行组帧处理后发送至所述滤波器； 

所述工作模式选择模块，与所述多模式符号构成模块、多模式快速傅立叶变换模块及所述多模式帧构成模块相连，用于根据现场可编程门阵列单元接收的信号模式输出工作模式选择结果。 

优选的，所述工作模式选择模块为三个，分别与所述多模式符号构成模块、多模式快速傅立叶变换模块及所述多模式帧构成模块相连。 

优选的，所述工作模式选择模块为一个，同时与所述多模式符号构成模块、多模式快速傅立叶变换模块及所述多模式帧构成模块相连。 

进一步的，所述工作模式选择模块包括逻辑信号转换模块，用于根据信号模式输出逻辑信号，对工作模式加以区分。 

优选的，所述工作模式为两种，包括：长循环前缀模式和短循环前缀模式。 

优选的，所述编码器为低密度奇偶校验码编码器。 

本发明所提供的发射机，通过在现场可编程门阵列单元设置多模式符号构成模块、多模式快速傅立叶变换模块、多模式帧构成模块，可以使一套硬件结构同时适用于多种具有不同帧结构和不同符号结构的物理层信号，因而可以达到节省硬件资源的功效。同时，本发明通过设置工作模式选择模块，并且在工作模式选择模块中设置逻辑信号转换模块，由逻辑信号转换模块根据信号模式向所述多模式符号构成模块、多模式快速傅立叶变换模块、多模式帧构成模块输出逻辑信号，从而可以实现通过逻辑信号对工作模式加以区分，实现起来简单、方便。 

附图说明

图1为物理层信号SCP模式的帧结构示意图。 

图2为图1所示的帧结构中的时隙结构示意图。 

图3为图2所示的时隙结构中的OFDM符号的结构示意图。 

图4为在一个时隙内图3所示的OFDM符号有效子载波分配方式示意图。 

图5为物理层信号LCP模式的帧结构示意图。 

图6为图4所示的帧结构中的时隙0的结构示意图。 

图7为图4所示的帧结构中的除了时隙0之外的其他时隙的结构示意图。 

图8为图5所示的时隙结构中的OFDM符号的结构示意图。 

图9为在一个时隙内图8所示的OFDM符号有效子载波分配方式示意图。 

图10为本发明一实施例的发射机的现场可编程门阵列单元结构示意图。 

具体实施方式

本发明的主要思想是设置出一套硬件结构，应对不同的物理层信号，从而通过一套硬件结构可以处理不同的物理层信号，消除现有技术中一套硬件结构只能处理一种信号的弊端，节省硬件资源。 

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。 

参照图10所示，为本发明一实施例的发射机的现场可编程门阵列单元结构示意图。以下对本实施例的说明都以发射机需处理的信号模式为两种为例，当然，实际应用中也可以为多种，视具体应用需要而定。 

本实施例的现场可编程门阵列单元10包括：接口模块101、字节交织器102、RS编码器103、LDPC编码器104、比特交织器105、多模式符号构成模块106、多模式帧构成模块107、多模式快速傅立叶变换模块108、滤波器109。 

接口模块101与字节交织器102输入端相连，RS编码器103也与字节交织器102相连，字节交织器102输出端与LDPC编码器104相连，LDPC编码器104输出端与比特交织器105相连。 

所述多模式符号构成模块106，与所述比特交织器105输出端相连，用于接收所述比特交织器105处理后的信号，并按照不同的工作模式对信号进行组建符号处理； 

所述多模式快速傅立叶变换模块108，与所述多模式符号构成模块106相连，用于接收组建符号处理后的信号，并按照不同的工作模式对信号进行 快速傅立叶变换； 

所述多模式帧构成模块107，与所述多模式快速傅立叶变换模块108及所述滤波器109相连，用于接收快速傅立叶变换后的信号，并按照不同的工作模式对信号进行组帧处理后发送至所述滤波器109。 

当然，如果要对SCP和LCP两种模式的信号进行处理，则所述工作模式就为SCP或LCP模式。 

本实施中，信号的帧结构由多模式帧构成模块107完成组建，信号的符号结构由多模式符号构成模块106组建；又由于两种模式信号的CP(循环前缀)长度不同，而CP是由多模式IFFT模块108内部的RAM中读出的，所以IFFT内部读取CP数据的初始位置因模式的不同而不同。 

为了实现本实施例现场可编程门阵列单元10对各种工作模式的区别，本实施例引入工作模式选择模块110，分别与多模式帧构成模块107、多模式符号构成模块106及多模式IFFT模块108相连，用于根据系统情况进行工作模式的选择，即根据信号模式对工作模式进行选择，具体可以在所述工作模式选择模块110与上述三个模块之间设置一输入端口，将选择信号cp_mode_sel通过该端口输入到多模式帧构成模块107、多模式符号构成模块106及多模式IFFT模块108。 

在对工作模式加以区分时，可以通过设定工作模式选择模块110输出不同的逻辑值对工作模式加以区分，以系统工作在SCP和LCP两种模式下为例，比如可以设定cp_mode_sel＝0代表系统工作在SCP模式下，cp_mode_sel＝1代表系统工作在LCP模式下。在硬件结构上，可以设置逻辑信号转换模块，所述逻辑信号转换模块设置在工作模式选择模块110之中，在工作模式选择模块110接收系统信号后，由所述逻辑信号转换模块根据系统信号输出相对应的一逻辑值。 

当多模式符号构成模块从输入端口接收到的值cp_mode_sel＝0时，根据SCP模式的符号结构组建符号；同样的，当多模式帧构成模块从输入端口接收到的值cp_mode_sel＝0时，根据SCP模式的帧结构组帧；当多模式符号构成模块从输入端口接收到的值cp_mode_sel＝1时，根据LCP模式的符号结构组建符号；当多模式帧构成模块从输入端口接收到的值cp_mode_sel＝1 时，根据LCP模式的帧结构组帧。硬件上，根据cp_mode_sel选择不同的状态机控制逻辑，以实现不同的帧结构。 

当然，在实际应用中也可以采用其他的工作模式选择方式，本发明的工作模式选择方式并不局限于将工作模式区分为不同的逻辑值。 

上述实施例通过一个工作模式选择模块110为多模式帧构成模块107、多模式符号构成模块106及多模式IFFT模块108三个模块提供逻辑信号，当然，实际应用中也可以设置三个工作模式选择模块110，分别与多模式帧构成模块107、多模式符号构成模块106及多模式IFFT模块相连108，根据信号模式分别向多模式帧构成模块107、多模式符号构成模块106及多模式IFFT模块108发出逻辑信号，这构成了本发明的又一实施例。 

下面对本实施例的现场可编程门阵列单元10的工作过程进行描述。 

发射机传输数据以TS(时隙)为单位，根据不同的模式，每秒可传输40个时隙或36个时隙.每个时隙中含有保护间隔(SCP模式有保护间隔，LCP模式没有保护间隔)、循环前缀、以及OFDM符号等，其数目和出现时间均需要严格控制。 

从单频网适配器(SFN adapter)传输过来的数据以DVB-SPI的数据和时序格式先进入FPGA单元10内部的接口模块101，接口模块101对进入的数据流进行逐188字节(bytes)包的识别，若为控制信令，则存入寄存器库模块中，若为有效的节目数据，则存入FPGA单元10片外的RAM(随机存取存储器)中，若为无效的冗余数据，则丢弃，若为时间指示，则结合GPS(Global Position System全球定位系统)信号调整发射机时间。 

接下来，根据GPS提供的PPl S(Pulse Per 1 Second)信号，接口模块101匀速输出数据到字节交织器102的Ping-Pong RAM中，当Ping或PongRAM满时，寄存器库模块进行向RS(Read-Solomon Codes，里德-多罗门码)编码器103和向LDPC(Low Density Parity Check，低密度奇偶校验码)编码器104输出数据的工作，RS编码器模块103完成RS编码的工作，LDPC模块104完成LDPC编码的工作，接下来，比特交织器105进行比特交织器处理，比特交织后，在比特交织器105内进一步完成星座映射功能，之后进入多模式符号构成模块106，根据不同的模式下的符号结构，产生并 插入离散导频(SPT)，连续导频(CPT)，和经过比特交织及星座映射后的数据子载波一起，组成OFDM频域数据，然后，进行加扰处理，再由多模式IFFT模块108进行IFFT处理，接下来由多模式帧构成模块107根据不同的模式进行组帧，最后由滤波器109进行30MHz上采样和滤波处理，将处理后的基带I路和Q路数据输出FPGA单元10，进行DAC(数模转换)。 

由于两种模式的CP长度不同，而CP是由多模式IFFT模块108内部的RAM中读出的，因此多模式IFFT模块108内部读取CP数据的初始位置因模式的不同而不同。 

综上，除多模式符号构成模块106，多模式帧构成模块107，以及多模式IFFT模块108外，现场可编程门阵列单元10其余模块均保持原有结构。 

可见，本发明通过一套硬件结构应对不同的物理层信号，从而实现了资源共享，达到了节省硬件资源的功效。 

当然，以上所述仅为本发明的较佳实施方式，而不是对本发明技术方案的限定，任何熟悉本领域的技术人员对本发明技术特征所作的等同替换或者相应改进，仍在本发明的保护范围之内。 

Claims (6)

1.一种发射机，通过现场可编程门阵列单元实现信号处理，所述现场可编程门阵列单元包括：字节交织器、编码器、比特交织器及滤波器，所述字节交织器与所述编码器相连，所述编码器与所述比特交织器相连，其特征在于，所述现场可编程门阵列单元还包括：多模式符号构成模块、多模式快速傅立叶变换模块、多模式帧构成模块及工作模式选择模块；

所述多模式符号构成模块，与所述比特交织器相连，用于接收所述比特交织器处理后的信号，并按照不同的工作模式对信号进行组建符号处理；

所述多模式快速傅立叶变换模块，与所述多模式符号构成模块相连，用于接收组建符号处理后的信号，并按照不同的工作模式对信号进行快速傅立叶变换；

所述多模式帧构成模块，与所述多模式快速傅立叶变换模块及所述滤波器相连，用于接收快速傅立叶变换后的信号，并按照不同的工作模式对信号进行组帧处理后发送至所述滤波器；

所述工作模式选择模块，与所述多模式符号构成模块、多模式快速傅立叶变换模块及所述多模式帧构成模块相连，用于根据现场可编程门阵列单元接收的信号模式输出工作模式选择结果。

2.如权利要求1所述的发射机，其特征在于，所述工作模式选择模块为三个，分别与所述多模式符号构成模块、多模式快速傅立叶变换模块及所述多模式帧构成模块相连。

3.如权利要求1所述的发射机，其特征在于，所述工作模式选择模块为一个，同时与所述多模式符号构成模块、多模式快速傅立叶变换模块及所述多模式帧构成模块相连。

4.如权利要求1或2或3任意一项所述的发射机，其特征在于，所述工作模式选择模块包括逻辑信号转换模块，用于根据信号模式输出逻辑信号，对工作模式加以区分。 

5.如权利要求1或2或3任意一项所述的发射机，其特征在于，所述工作模式为两种，包括：长循环前缀模式和短循环前缀模式。

6.如权利要求1所述的发射机，其特征在于，所述编码器为低密度奇偶校验码编码器。 

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